浅析高中化学实验教学中深度学习与高阶思维的培养

课题项目：甘肃省教育科学“十四五”规划2021年度一般课题“高中化学教学中深度学习与高阶思维培养的研究”（课题编号：GS[2021]GHB0670）。

作者简介：朵吉华（1979～），女，汉族，甘肃永靖人，嘉峪关市酒钢三中，研究方向：高中化学实验教学。

摘 要：文章简略阐述了高中化学实验教学现状，介绍了新课程标准下高中化学实验教学要求，从优化设计教学目标、合理设置实验问题和科学创设教学情境几方面着手，对高中化学实验教学中深度学习与高阶思维的培养路径进行了详细分析，旨在为相关研究人员提供参考，为高中生化学学科核心素养的培养创造良好的条件。

关键词：高中阶段;化学实验教学;深度学习;高阶思维

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2022）38-0128-05

一、引言

近些年来，我国教育领域改革逐渐加深，在这一背景下，高中化学实验教学面临着更高的要求，但从实际情况来看，在实际教学过程中依然面临着一定的不利因素，基于此，有必要对其展开更深层次的探究，以更好地满足高中生化学实验深度学习的要求，促进学生高阶思维的形成。

二、高中化学实验教学现状探究

笔者详细分析了高中化学实验教学的实际情况，发现在当前深化开展教学改革的过程中，各个化学老师已经基本上意识到了实验教学创新改革的价值，并已经着手在教学组织活动上做出了一定的改变，在此基础上形成了新的教学改革方案。但结合目前高中阶段化学实验教学具体状况可以明确，教师并没有真正采取措施加强对学生创新意识以及科学探究能力的培养，整体面临着一定的滞后性，学生在化学实验教学活动中大多只能被动地看和听，未充分调动起主观能动性自觉主动地参与到其中，学生主要是对实验进行模仿，这种学习方式比较浅层，难以达到深度学习的效果，长此以往势必会导致学生失去创新以及自主探究能力，影响高中生化学核心素养的培养效果，也难以实现培养学生高阶思维的目标。

三、新课程标准下高中化学实验教学要求

在我国教育领域不断深化改革的过程中，对高中化学实验教学提出了更高的要求，高中生在掌握基础化学实验知识的同时还应当形成深度学习的能力和高阶思维能力，为其化学核心素养的培养以及后续更深层次知识的学习奠定坚实的基础。

（一）深度学习

深度学习的特征包括以下几方面：首先，学生在进行化学实验学习的过程中应当积极主动地参与到各种合作中展开学习，进而高质量地完成学习任务，并在实验过程中自主描述所面临的各种问题，深入开展与同学和教师之间的交流和探讨。通过分析理解对化学知识本质进行充分的掌握，并养成批判意识和习惯，针对所接收的新信息和新知识进行合理质疑，实现对新知识的深度思考。其次，深度学习认为学生应当能够将各个信息和知识有效联系起来，继而对其固有的认知结构进行优化调整，强化推动再建构。例如，学生在学习新知识的过程中自觉在其中融入以往所学过的旧知识，进而在脑海中思考二者异同，这样不仅能够对旧知识起到一定的巩固作用，还可以实现对新知识的深度思考。与此同时，学生还应当将化学同其他学科有效结合起来，例如可以使用生物和物理知识进行化学知识学习。最后，学习者在深度学习的过程中应当能够促进知识迁移，并将所学知识应用在现实问题的解决上，在学习过程中，学习者需要实时动态地对学习结果和过程进行充分的反思，持续对其进行深度思考分析。

（二）高阶思维

高阶思维是一种相对低水平思维而言的思维，高阶思维的培养可以在极大程度上促进学习者思考力的提升，在当前社会发展中有着重要作用。相关学者认为高阶思维本质上是一种综合性能力，学习者应当基于各种复杂并真实的任务情境使用多重评价标准，在自我反思的基础上进行决策，高效处理各种复杂的问题。由此可见，可以将高阶思维总结成学习者所具有的自我反思能力、创造力以及具体问题的解决能力。

从化学实验教学的角度来看，教师所要培养学生的高阶思维能力主要指的是学生在化学实验的过程中所体现出来的情境分析能力、实验设计和探究能力以及实验现象分析批判以及评价能力。其中情境分析能力主要指的是学生在面对复杂情境时所具有的分析能力，在此基础上提出相应的问题，并基于情境条件对适当的实验方法进行分析，这一过程中可以充分展现出学生在结构不良问题方面的分析能力以及创造力;对实验设计能力来说，其要求学生能够在相应的情境所提供的条件下，针对实验方法和步骤进行合理规划，同时还要根据实际情况采取一定的优化措施，这一过程能够展现出学生优化问题并对资源展开综合分析以及整合的能力;批判和评价要求学生在完成化学实验之后能够详细描述实验现象，并对实验过程展开反思。

四、高中化学实验教学中深度学习与高阶思维的培养路径和优化措施分析

（一）培养路径

1. 基于高阶思维，优化设计教学目标

在高中化学实验教学中应用深度学习理论可以有效转变学生的化学学习态度，对学生学习能力的提升以及全面发展有着推动作用。具体来看，应当立足于培养创新意识和强化学生科学探究的实际要求优化开展教学目标的设计工作，基于高阶思维明确学生的培养目标，并保障目标具有一定的深度。在此基础上给予学生科学的教学指引，加强对学生实验分析能力的培养，切实提高学生创新和实验结果评价能力。对高中阶段的化学教学来说，元素化合物是其中比较关键的内容，同时还是帮助学生开展化学实验以及理解化学概念原理的重要基础。教师在进行实验教学的过程中应当对知识进行整合，以支撑学生展开更加系统化的学习。

以二氧化硫和硝酸性质这一知识点为例，教师所设计的实验便可以实现对二氧化硫制备以及性质的有效整合，鼓励学生对实验现象进行观察，充分同化学方程式相结合对其实质进行分析，方便学生对其产生更加系统化的理解，进而根据现象展开案例分析，在明白化学现象表象的同时深入探究其产生原因。例如在进行“葡萄糖”相关知识点实验教学的过程中，教师便可以将“引导学生明确葡萄糖结构、性质和用途之间关系”作为教学目标，让学生逐步产生控制实验条件的意识，为学生构建高阶实验思维模型奠定坚实的基础，此举能够提高学生创新意识和高阶思维能力的培养效果，为高中生化学学科核心素养的形成创造良好的条件。

2. 围绕深度参与，合理设置实验问题

深度学习势必要有高阶思维的参与，在此过程中，相对低阶思维而言，高阶思维所占比例相对较高，而且若想真正实现深度学习的目标，还应当注重高阶思维参与的全面性。具体来看，高中化学教师应当围绕着上述目标设置更加具有挑战性的学习主题和实验问题，教师应当注意问题设置的针对性，不能一味盲目追求难度，应当确保其能够充分同当前课程标准要求相适应，并与教材中的实验内容相契合，并确保学校当前所具有的实验装置等条件可以满足实验教学需求。教师还应当深入了解学生现有学习能力和当前知识掌握情况，进而综合考虑各方面影响因素对实验内容进行拔高。

以“钠和水反应”实验教学为例，教师可以按照如下步骤进行问题设置：首先，让学生回想已经学过的知识对钠和水反应后所生成的产物进行预测，并将学生预测的结果汇总，体现在黑板或多媒体设备上。其次，引导学生针对各个产物的检验方法展开相互交流和讨论，基于此进行实验方案设计，在正式开展实验之前对有可能会产生的实验现象进行预测，并以小组为单位展开实验活动。最后，教师需要学生对实验现象进行分析，得出结论。在这一系列环节中，挑战点在于让学生基于现有知识基础对反应产物进行预测，在以往的学习活动中，学生对化学物质分类、氧化还原反应以及化学反应已经有了基本的认识，但若想真正实现对其的整合与综合应用进而得出预测结果依然有较大的难度。因此，教师应当充分发挥自身的引导作用，帮助学生在复杂知识点中进行重新整理、联系建构，最终达到准确预测的效果，与此同时，这一阶段还能够帮助学生对其知识点的认识思路有更深入的解读。

除此以外，其挑战点还在于让学生基于预测结果明确检验方法、对实验方案进行设计，所以学生需要针对以往所学知识展开整合工作，为其后续的迁移应用创造良好的条件。学生在这一过程中应当具有观察、联系建构以及解释说明等能力。所以在该实验教学活动中尽管设置了两个挑战点，但若是教师能够充分引导，再加上学生高阶思维能力的全面参与，可以帮助学生顺利开展实验。此外，该实验是建立在学生固有知识基础上的，而其相对学生的学习能力来说又更高，由此可见该实验教学能够很好地维持在学生发展区范围内。与此同时，该实验的设置非常符合课程标准，这种问题设置模式能够提升学生高阶思维的运用能力，实现对学习过程的全面参与，真正达到深度学习的效果。

3. 聚焦迁移应用，科学创设教学情境

在深度学习理论下，学生在面对问题的情况下可以调动起自身主观能动性使用已有的知识解决问题，所以教师应当根据迁移应用的要求对教学情境进行合理创设，确保其具有一定的复杂性和真实性，为学生提供更加直观的体验，真正融入情境中对知识产生更为深层次的理解，并促进知识和情境之间的有机结合，达到知识迁移应用的效果。从本质上来看，知识具有情境性，将知识学习放在特定情境中不仅可以提升学生的学习积极性和参与感，还能够充分发挥情境的作用支撑学生进行知识建构，将抽象的知识同现实生活结合起来，以提升化学知识在现实生活中的应用能力。

以“铁盐和亚铁盐检验和转换”相关知识点的实验为例，教师便可以在正式开展实验教学之前进行情境创设，将其作为课堂导入。“人体本身需要一定的微量元素，铁元素便是其中之一，但当前全世界范围内普遍存在着缺铁性贫血等病症，为了有效保障人体所需，一些人开始服用琥珀酸亚铁以及葡萄糖酸亚铁等补铁剂，这也印证了在补铁时所补充的基本上是亚铁离子。”以这一情境作为切入点，鼓励学生自主思考以下几个问题：“如何对补铁剂中是否存在亚铁离子进行检验？”“如何判定其中是否只包括亚铁离子？”基于情境提出问题，让学生带着问题投入实验探究中，构建化学知识和现实生活之间的联系，此举可以促进学生的深度思考，并且能够充分适应高阶思维能力培养的相关要求。

4. 形成深度反思，构建多元评价体系

针对深度学习教学设计而言，持续性评价是其中至关重要的组成部分，所以为了实现深度学习的目标，则应当引导学生在开展化学实验教学的过程中对实验中所出现的各种异常现象进行及时发现和分析，并对最终的实验结论和所归纳的物质变化规律展开反馈评价工作，充分落实对各种问题的反思与整理。因此，为了进一步增加学生的学习深度势必要保证评价工作的高质量开展，除此以外，深度学习理论要求学生本身有扎实的复杂认知技能，但若是欠缺反馈和评价势必会影响对抽象复杂知识的深入理解与认知。具体来看，教师在化学实验教学中，一定要从以下两方面着手对评价方式进行建立。

一方面，教师需要保障教学评价的持续性开展，化学实验教学的根本目的并非只是通过实验获得正确结论以及能够同事实相符合的实验现象，而是要引导学生在化学实验中应用高阶思维，以达到强化学生化学核心素养的效果。基于此，在进行化学实验时，教师应当从各个环节着手实时动态地关注学生学习情况，进而构建持续性的评价方式。以实验准备阶段为例，教师可以根据具体的实验内容对与之相关的问题进行设置，合理制订与评估清单，针对学生展开诊断性评价工作。教师在化学实验教学的全过程中应当详细分析学生知识学习状况，进而根据具体情况的变化对实验探究活动随时进行优化调整，可以采用口头提问的方式，实现对学生的形成性评价。在完成实验之后则需要开展总结性评价，使用传统的测试方式，为学生提供试卷，以达到定量评价的效果，教师还可以根据现有条件对反思清单进行设置，满足学生定性评价的要求。

另一方面，除了持续性以外，针对学生化学实验成果所开展的评价工作还应当具有多元化的特点，其主要是集中在评价方式层面。现阶段教学领域所采用的评价方式较多，主要包括定量和定性两部分，其中定量方式的应用相对广泛，例如期末考试等便是典型的定量评价。一般都是通过纸笔测验获得最终的测试分数，在此基础上评价学生学习情况，这种方式的应用可以充分满足大规模测试的要求。但其在实际实施的过程中势必面临一定的局限性，难以实现学生认知的有效评价，所以其在实施的工程中应当同定性评价相结合，在全面了解学生活动表现等的基础上进行评价。评价可以采用多种评价方式相结合的方式，包括教师对学生的评价、学生自评以及学生互评等，这种多元评价主体可以促使学生从多维度着手对自己产生更加充分的认识，基于多种因素获取关于自己的客观反馈，真正意识到自己身上所存在的问题，以及时对学习状态进行调整，切实提高学生的自身元认知能力。